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荧光探针是建立在光谱化学和光学波导与测量技术基础上，选择性的将分析对象的相关信息转变为分析仪器可测量的荧光信号的分子测量工具。荧光探针受到周围环境的影响，使其荧光发射发生变化，从而获知周围环境的特征或者环境中存在的某种特定信息。它具有样品用量少、成本低、灵敏度高、选择性好、使用方便、分析速度快、不受外界电磁场影响和不需预处理等特点，且还能对生物体的新陈代谢过程及活性物质进行原位、实时检测，在环境污染物、食品与药品和生命科学等领域的分析检测中也有着广泛的应用。七甲川花菁类化合物是一类两端为氮杂环中间含有多个次甲基的长共轭链的小分子，其具有摩尔吸光系数大、荧光量子产率高、稳定性好等优点，作为近红外荧光探针，已经被广泛应用于蛋白与核酸标记、基因测序、动物活体成像以及临床造影等。喹吖啶酮衍生物(QAs)是一类被广泛使用的合成色素，其具有稳定性高和发射光谱区域较宽的特点，在稀溶液中发光效率高，在固态也有良好的稳定性。喹吖啶酮衍生物有一个线性的三个苯环与两个吡啶酮环交替的平面芳香核心结构，其大共轭核心及侧链上的末端氢键给受体使其可能具有对核酸的识别功能。本文分别以七甲川花普及喹吖啶酮为母体荧光团开展研究。主要工作包括以下三个部分: 1，可用于自噬过程实时监测的荧光探针HQO的设计合成及应用研究:合成了化合物HQO（酮式结构，最大吸收波长在475和515 nm），HQO在酸性条件下质子化形成化合物HQOH+（烯醇式结构，最大吸收波长710nm），进一步质子化形成HQOH22+，三种不同的结构之间相互转化导致吸收和发射光谱同时发生变化。HQO分子与胶束结合吸收和荧光均增强。因为阴离子胶束表面的pH(local pH)比溶液pH低几个pH单位，因此在阴离子胶束中HQO三种结构的相互转化发生在溶液pH6.0-7.5的范围内，表现出710 nm处吸收峰的增强与减弱;而在阳离了和中性胶束溶液中，吸收峰的变化则发生在溶液pH0-3.5的范围内。细胞成像实验发现HQO主要定位在线粒体中，当线粒体自噬过程发生时，损坏的线粒体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，导致pH降低，使HQO获得质子形成HQOH+，通过激光共聚焦显微镜分别由559 nm和635 nm激光激发即可监测线粒体自噬过程。由于HQOH+只存在于线粒体的自噬溶酶体，不存在于其他溶酶体中，所以HQO可以作为监测自噬过程的荧光探针，在生物学和药学领域有着重大的应用前景。 2，喹吖啶酮类衍生物与核酸和细胞的相互作用研究:设计合成了一类新的喹吖啶酮类衍生物:QAB，QAT和QAP三个化合物，并对其结构进行了表征。通过荧光光谱、吸收光谱和CD等光谱表征，发现QAB可选择性的结合平行G-四链体核酸，导致荧光增强;QAT及QAP则与所有DNA结构相结合，导致荧光增强。细胞实验结果表明QAB、QAT及QAP三个荧光探针可以进入活细胞，QAB主要定位于溶酶体中，QAT及QAP则可定位于整个细胞，并且这几个分子没有明显的细胞毒性。 3，QAP光动力学治疗研究:发现QAP分子在PBS缓冲液中经光照后可以产生大量活性氧，并且能导致DNA降解。进一步的细胞实验发现其光照后有大量的活性氧产生，表现出极强的光毒性。动物实验表明，通过尾静脉注射，QAP能在多种肿瘤实体中聚集。肿瘤部位注射QAP经光照（532 nm波长）后肿瘤生长停滞，而未经光照组的肿瘤则明显增大，说明QAP可作为光敏剂用于肿瘤的光动力学治疗。本研究为光动力治疗提供了崭新的分子母核，为更精确有效的光动力治疗光敏剂染料的设计提供了参考。